CAMI EDUCATION. 1. Skryf jou naam op die ANTWOORDBLAD EN ANTWOORDBOEK. 3. Beantwoord AFDELING A op die aangehegte ANTWOORDBLAD.

Transcription

1 CAMI Education (Pty) Ltd Reg. No. 1996/017609/07 CAMI House Fir Drive, Northcliff P.O. Box 1260 CRESTA, 2118 Tel: +27 (11) Fax : web: info@camiweb.com CAMI EDUCATION FISIESE WETENSKAPPE VRAESTEL 1 FISIKA - GRAAD TOTAAL:150 TYD: 3 URE INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou naam op die ANTWOORDBLAD EN ANTWOORDBOEK. 2. Beantwoord AL die vrae. 3. Beantwoord AFDELING A op die aangehegte ANTWOORDBLA 4. Beantwoord AFDELING B in die ANTWOORDBOEK. 5. Nie - programmeerbare sakrekenaars mag gebruik word. 6. Toepaslike wiskundige instrumente mag gebruik word. 7. Nommer die antwoorde korrek volgens die numeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 8. Inligtingsblaaie is vir jou gebruik aangeheg. 9. Wees kort (bondig) waar motiverings en besprekings verlang word.

2 AFDELING A Beantwoord die afdeling op die aangehegte ANTWOORDBLAD: VRAAG 1: EEN WOORD ITEMS Gee een woord/term vir elkeen van die volgende beskrywings. Skryf net die woord/term langs die vraagnommer ( ) op die antwoordblad neer. 1.1 Energiebundels wat deur elektromagnetiese golwe oorgedra word. (1) 1.2 Die beweging van n voorwerp naby die aardoppervlak onder die invloed van slegs gravitasiekrag. (1) 1.3 Die wet waarvolgens die gemiddelde EMK wat in n spoel geïnduseer word, gelyk is aan die tempo van verandering in die magnetiese vloed deur die spoel. 1.4 Die term wat gebruik word om lig met n enkele frekwensie te beskryf. (1) (1) 1.5 Verhoog die kapasitansie van n kapasitor indien dit tussen die parallelle plate van die kapasitor geplaas word. (1) [5] VRAAG 2: MEERVOUDIGE KEUSE VRAE Vier opsies word as moontlike antwoorde vir die volgende vrae verskaf. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Kies die antwoord en maak 'n kruisie (X) in die blokkie (A D) langs die vraagnommer ( ) op die aangehegte ANTWOORDBLA 2.1 Twee punte P en Q word by n potensiaal van 10V en 4V onderskeidelik gehou. Die werk verrig om 100 elektrone van punt P na Q te beweeg is: 2,24 x J -9,60 x J 9,60 x J -2,24 x J (2)

3 2.2 Hoe sal die interferensie patroon lyk indien witlig in Young se dubbelspleet eksperiment gebruik word? n Aaneenlopende gekleurde band sonder enige donker bande. n Sentrale witband en n reeks gekleurde en donker bande aan elke kant van die sentrale wit band. Slegs n wit sentrale band en geen ander bande nie. n Sentrale donker band en n reeks wit en donker bande aan elke kant van die sentrale wit band. (2) 2.3 Twee voorwerpe, massa 5kg en 7kg onderskeidelik, is aanvanklik in rus op n horisontale vlak met wrywing. n Veer word tussen die voorwerpe saamgedruk. n Dun toutjie hou dan die twee voorwerp vas met die veer tussen hulle. Nadat die veer losgelaat is, deur die toutjie te knip, beweeg die 5kg voorwerp teen n spoed van 1 / 5 m.s -1. Die spoed van die 7kg voorwerp is: 1 / 12 m.s -1 1 / 7 m.s -1 1 / 5 m.s -1 7 / 25 m.s -1 (2) 2.4 Indien verskillende chemiese elemente in n vlam verhit word, straal dit lig uit in smal golflengte bande bekend as emissie lyne. Die patroon van hierdie lyne as n funksie van golflengte: is dieselfde vir alle elemente maar die intensiteit verskil. is dieselfde vir alle elemente behalwe vir een lyn wat verskil. is afhanklik van die hitte van die vlam wat gebruik word. is n eienskap wat uniek is tot elke element. (2)

4 2.5 Die energie van n foton: is direk eweredig aan die golflengte van die lig. is afhanklik slegs van die spoed waarteen die lig beweeg. hang slegs af van die massa van die foton. is omgekeerd eweredig aan die golflengte van die lig. (2) 2.6 het hoër frekwensies as die frekwensie van sigbare lig. I. Gamma-strale II. Ultraviolet lig III. Infrarooi strale IV. X - strale I en II I en III I, II en IV II, III en IV (2) 2.7 n Bal swaai vry in n boog van punt A na punt D soos in die onderstaande skets. Punt B is die laagste punt in die bal se beweging. Punt C is 0,25m bokant punt Punte A en D is 0,5m bokant die laagste punt van die boog. As die potensiële energie by punt B nul is, waar sal die potensiële energie van die bal gelyk wees aan die kinetiese energie van die bal? By punt By punt Êrens tussen punte B en Êrens tussen punte C en (2)

5 2.8 Twee geïsoleerde ladings, +q en +4q word 2cm van mekaar geplaas. As die grootte van die krag wat die +q lading op die +4q lading uitoefen, 2F is, is die grootte en die rigting van die krag wat die +4q lading op die +q lading uitoefen: Magnitude Direction 1 / 2 F Na +4q lading 1 / 2 F Weg vanaf +4q lading 2F Na +4q lading 2F Weg vanaf +4q lading (2) 2.9 'n Sirkelvormige draadlus word onder 'n vallende magneet geplaas soos in die skets. In watter rigting sal die konvensionele stroom wat in die lus geïnduseer word, vloei indien die magneet die lus nader? antikloksgewys kloksgewys Geen stroom sal geïnduseer word nie. Die rigting van die stroom kan nie bepaal word nie. (2)

6 2.10 Die diagram toon twee motors, A en B wat na mekaar toe beweeg op n reguit horisontale pad. Motor A beweeg teen 20m.s -1 en motor B teen 25m.s -1. n Passasier in motor B sal waarneem dat motor A beweeg teen: 5m.s -1 20m.s -1 25m.s -1 45m.s -1 (2) [20] TOTAAL AFDELING A: 25

7 AFDELING B INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Beantwoord hierdie afdeling in die ANTWOORDBOEK. 2. In alle berekeninge moet formules en berekeninge getoon word. 3. Rond antwoorde af tot twee desimale waar van toepassing. VRAAG 3 n Valskermspringer val na die aarde teen n konstante spoed van 5m.s -1. Op n hoogte van 400m bokant die grond, gooi hy n metaalbal, massa 200g, vertikaal opwaarts teen 2m.s Bereken die spoed van die bal, relatief tot die grond, op die oomblik wat dit die valskermspringer se hand verlaat. (2) 3.2 Ignoreer die effek van lugweerstand en bereken die spoed waarteen die bal die grond bereik. (3) 3.3 Stel die Arbeid-Energie Beginsel. (2) 3.4 Die metaalbal dring die grond 10cm binne voordat dit tot stilstand kom. Gebruik die Arbeid-Energie Beginsel en bereken die NETTO krag wat op die bal uitgeoefen word om dit tot stilstand te bring. (Aanvaar dat die bal n konstante versnelling ervaar terwyl dit deur die grond beweeg.) (3) 3.5 Bereken die grootte van die krag wat die grond op die bal uitoefen terwyl die bal deur die grond beweeg. (2) 3.6 Teken n posisie-tyd grafiek wat die bal se beweging voorstel vandat die bal die valskermspringer se hand verlaat totdat dit tot stilstand kom. Gebruik die grondvlak as jou verwysingsvlak. Dui die posisie waar die bal die grond bereik met n A op jou grafiek aan. Die grafiek hoef nie volgens skaal geteken te word nie en geen spesifieke waardes moet aangedui word nie. (3) [15]

8 VRAAG 4 Die massastuk van n pendulum, massa 20g, word 30cm gelig soos in die skets en dan toegelaat om te swaai sodat dit teen n blok, massa 15g bots. Die pendulum stop op impak en die blok beweeg vorentoe. Bereken: 4.1 Die spoed van die pendulum net voor dit die blok tref. (4) 4.2 Die snelheid van blok onmiddellik na die botsing. (4) [8]

9 VRAAG 5 n Krat met massa 50kg word teen n helling, wat n hoek van 30 o met die horisontaal maak, opgetrek teen n konstante spoed van 1,5m.s -1. Die grootte van die krag in die tou is 700N. Die tou maak n hoek van 25 o met die helling soos in die skets. 5.1 Bereken die komponent van die krag in die tou ewewydig aan die helling. (3) 5.2 Bereken die wrywingskrag tussen die krat en die oppervlak. (5) 5.3 Bereken die werk verrig deur die wrywingskrag op die krat, indien die krat 20m teen die helling opgetrek word. (3) [11]

10 QUESTION 6 Uitskietstoele word ontwerp om n vlieënier uit die vliegtuig te skiet teen n baie hoë snelheid. Een tipe uitskietstoel maak gebruik van n ontploffing om die stoel opwaarts te skiet. Hierdie stoel is in n vliegtuig getoets wat op die aanloopbaan stilstaan. Die gesamentlike massa van die stoel en vlieënier is 280 kg. As die stoel uitgeskiet word, bereik die gesamentlike massa n vertikale hoogte van 150m. 6.1 Bereken die impuls wat op die stoel en vlieënier uitgeoefen word. (6) 6.2 Die momentumverandering vind in 0,25s plaas. Bereken die gemiddelde krag wat nodig is om hierdie momentumverandering te veroorsaak. (3) 6.3 Voorspel en verduidelik hoe die vliegtuig vertikaal sal beweeg terwyl die uitskietstoel die vliegtuig verlaat. (2) [11] VRAAG 7 Vlermuise gebruik hoë frekwensie golwe om voorwerpe in hulle pad op te spoor. n Vlermuis stuur golwe met n frekwensie van 68kHz en n golflengte van 5mm uit na die rotswand van n grot. Die golf keer na 20ms terug na die vlermuis. 7.1 Bereken die spoed waarteen die golwe beweeg. (3) 7.2 Hoe ver is die vlermuis van die rotswand af? (3) 7.3 Bereken die spoed waarteen die vlermuis die rotswand nader indien die frekwensie van die weerkaatste golf 70kHz is. (3) [9]

11 VRAAG 8 As monochromaties lig, golflengte 640nm, deur n nou enkelspleet beweeg soos in bostaande diagram, word n patroon op die skerm gevorm. n Helder sentrale band word in die middel van die skerm by punt O gevorm. Aan beide kante van hierdie sentrale helder band word n donker band gevorm. n Nouer helder band gevolg deur nog n donker band volg die eerste donker band aan beide kante op. Die hoek tussen die middel van die sentrale helder band (by O) en die eerste donker band is 2 o soos in bostaande diagram getoon. 8.1 Gee die naam van die beginsel wat die gedrag van lig verduidelik indien dit deur n nou enkelspleet beweeg. (1) 8.2 Verduidelik die vorming van die helder en donker bande op die skerm. (2) 8.3 Bereken die spleetwydte. (3) 8.4 Bereken die wydte van die sentrale helder band indien die skerm 1,5m van die spleet geplaas word. (4) [10]

12 VRAAG 9 Die stroombaan toon n 50µF kapasitor wat in serie aan n 47kΩ resistor, n 6V battery en n skakelaar verbind is. As die skakelaar gesluit word, word die kapasitor gelaai. Op n spesifieke tydstip is die stroom wat in die baan vloei 80µ Die interne weerstand van die battery is weglaatbaar klein. Bereken: 9.1 die potensiaalverskil oor die kapasitor wanneer die stroom in die baan 80µA is. (5) 9.2 die lading op die kapasitor wanneer die stroom in die baan 80µA is. (3) 9.3 die energie gestoor in die kapasitor wanneer dit vol gelaai is. (3) [11]

13 VRAAG 10 Elektriese motors is n belangrike komponent van verskeie elektriese toebehore. Ons onderskei tussen GS-motors en WS-motors Wat is die motor effek? (2) 10.2 Watter energieverandering kom voor in alle elektriese motors? (1) 10.3 Verduidelik die belangrikste verskil tussen GS-motors en WSmotors deur na die verskil in hul sleutelkomponente te verwys. (2) 10.4 Noem twee maniere om die rotasiespoed van die spoel in n elektriese motor te verhoog. (2) 10.5 Bestudeer die volgende diagram en beantwoord die vrae wat volg: VRAAG In watter rigting (kloksgewys of antikloksgewys) sal die spoel draai indien die stroom in die rigting vloei soos aangedui in die diagram? (1) Watter wet het jy gebruik om die draairigting van die spoel in die vorige vraag te bepaal? (1) Wat veroorsaak dat die spoel aanhou draai terwyl dit in die vertikale posisie tussen die magneetpole is? (1) [10] n Sirkelvormige spoel, deursnit 5cm, is loodreg op n magnetiese veld met n vloeddigtheid van 4Tesla. Die spoel bestaan uit 200 windings Bereken die magnetiese vloed deur die spoel. (3) 11.2 Die spoel roteer deur n hoek van 90 o in 0,2s. Bereken die grootte van die gemiddelde EMK wat in die spoel geïnduseer word, terwyl dit deur die 90 o draai. (3) [6]

14 VRAAG 12 n Groep leerders ondersoek die effek van ultraviolet lig op sink. Hulle plaas n skoon stukkie sinkplaat op n negatief gelaaide goudblad elektroskoop en belig dit met ultraviolet lig Skryf n moontlike hipotese vir die ondersoek. (2) 12.2 Verduidelik waarom die blaaie van die elektroskoop toeval. (2) 12.3 Wat word die verskynsel wat deur die leerders ondersoek is, genoem? (2) 12.4 Indien die ultraviolet lig met n groen lig vervang word, val die goudblaadjies nie toe nie. Verduidelik waarom nie. (2) Nadat leerders navorsing gedoen het, bevind hulle dat die golflengte van ultraviolet lig 240nm is en dat die werksfunksie van sink 6,9 x J is Verduidelik die term werksfunksie. (2) 12.6 Bereken die drumpelfrekwensie van sink. (3) 12.7 Bereken die maksimum spoed van n elektron wat deur die ultraviolet lig uit die sinkplaatjie vrygestel is. (5) [18]

15 VRAAG Stel Ohm se wet in woorde. (2) 13.2 Wat beteken dit as ons praat van die weerstand van die resistor (2) n Energiebron, wat n konstante spanning van 12V verskaf, word in die volgende stroombaan gebruik. n Potensiaalverskil van 5V word oor die 250Ω resistor benodig Bereken die weerstand van resistor R, wat in serie in die stroombaan geplaas moet word, om n spanning van 5V oor die 250Ω resistor te veroorsaak. (6) n Komponent wat 5V benodig om effektief te funksioneer, word in parallel met die 250Ω resistor geskakel. Die komponent funksioneer egter nie na wense nie. Wanneer die potensiaalverskil oor die parallelle kombinasie gemeet word, word bevind dat die lesing vanaf 5V na 3,8V gedaal het Verduidelik waarom die lesing op die voltmeter gedaal het. (3) [13] TOTAAL AFDELING B: 125 TOTAAL: 150